實現服務品質：網路流量優化的關鍵策略
服務品質（QoS）是一種網路優化機制，用於管理流量並設定優先級，確保關鍵流量能夠優先傳輸。透過 QoS，網路可以維持高效運行，特別是在處理需要穩定效能的關鍵應用時。
在智慧交通系統中，服務品質（QoS） 尤其重要。它能有效管理大量本地視訊流中的信號控制器通訊，確保穩定性。此外，QoS 也適用於處理其他重要流量，例如用於緊急求助的 VoIP 通話，確保通訊不受干擾。其他常見應用包括隨選視訊 (VoD)、IP 語音 (VoIP) 和網際網路協定電視 (IPTV)。
服務品質（QoS） 的強大功能不僅能提升特定應用程式的網路效能，還能提供網路位元速率與封包速率的詳細資訊，並透過精確調整資料包路由，有效降低傳輸延遲。這些特性使 QoS 成為現代網路中不可或缺的流量管理工具。
什麼時候該使用 QoS？
當網路面臨頻寬擁塞或需要設定流量優先順序時（例如，讓某個 VLAN 的流量優先於另一個 VLAN），服務品質 (QoS) 是最佳解決方案。QoS 不僅能優化網路資源分配，還能有效緩解間歇性流量問題。
在智慧交通系統 (ITS) 中，CCTV 資料量激增時，可能會影響其他關鍵流量的正常傳輸。此時，透過 QoS 設定，控制器與交換器可將特定 VLAN 的重要數據優先處理，確保關鍵資料不會因流量過載而丟失。此外，QoS 還能有效解決丟包、抖動和延遲等網路干擾問題，進一步提升整體網路效能與穩定性。QoS 的運用能確保關鍵應用流量的穩定與高效，為多重流量環境提供可靠的優化方案。
有無 QoS 的流量管理差異
當數據流量逐漸接近網路頻寬的 100% 使用率時，數據丟失的風險會以指數級增長。在未啟用 QoS 的情況下，所有數據試圖通過有限的頻寬通道，就像試圖擠進一根水管一樣。在此過程中，部分關鍵數據可能會被擠出而遺失。透過啟用 QoS，網路可根據流量的重要性進行優先級分配，確保關鍵數據在高流量狀態下仍能順利傳輸，從而有效避免數據丟失的情況。
透過 QoS，關鍵流量會受到保護，並且不會遺失，如下所示。
QoS 透過基於優先權進行最佳化來確保最重要的流量首先通過。這是透過對每個設備使用的 VLAN 進行優先排序:
QoS 的類型與功能解析
QoS（服務品質）是涵蓋多項網路功能的廣義術語，其中包括流量管控（Policing）、流量整形（Shaping）、流量分類（Traffic Classification）和排隊技術（Queuing Techniques）。
QoS 主要分為兩種類型：CoS（服務類別） 和 DSCP（區分服務代碼點）。
- CoS（Class of Service）：
運作於第 2 層乙太網路中，透過 802.1Q 標籤中的 3 個位元來區分網路流量。 - DSCP（Differentiated Services Code Point）：
運作於第 3 層網路，使用 IP 標頭中的 6 個位元進行流量分類。DSCP 支援更先進的服務模式，例如盡力而為（Best Effort）、加速轉發（Expedited Forwarding） 和保證轉發（Assured Forwarding），提供更精細的流量管理能力。
藉由這些技術，QoS 能更高效地分配網路資源，確保關鍵流量的優先處理，提升整體網路效能和穩定性。
CoS (Class of Service)
當使用 IEEE 802.1Q 定義的 VLAN 標記訊框時，服務類別（CoS）由乙太網路封包標頭中的 優先權代碼點（PCP, Priority Code Point） 3 位元欄位決定。PCP 允許透過將相似類型的流量分組，來有效管理網路流量。CoS 值範圍為 0 到 7，這些優先權值可供 QoS 規則使用，用於區分並處理不同的網路流量。雖然這項技術通常被稱為 IEEE 802.1p，但實際上 IEEE 並未單獨發佈名為 802.1p 的標準。相反，該功能已納入 IEEE 802.1Q 標準，該標準規範了插入乙太網路幀中的標籤結構。
透過 IEEE 802.1Q 標頭中的 3 位元 PCP 欄位，可以表示 8 種不同的服務類別（CoS）。這些類別的具體處理方式並未由標準明確定義，而是由設備製造商和網路實作決定。然而，IEEE 提供了一些廣泛的建議，以幫助實現更高效的流量優化和分類：
| PCP | Priority | Acronym | Traffic Types |
|---|---|---|---|
| 1 | 0 (lowest) | BK | Background |
| 1 | 1 | BE | Best Effort |
| 2 | 2 | EE | Excellent Effort |
| 3 | 3 | CE | Critical Applications |
| 4 | 4 | VI | Video, < 100 ms latency and jitter |
| 5 | 5 | VO | Video, < 10 ms latency and jitter |
| 6 | 6 | IC | Internetwork Control |
| 7 | 7 (highest) | NC | Network Control |
使用 Web 介面可以輕鬆地在 EtherWAN 1.94/4.x 韌體交換器上實作 QoS。
啟用 QoS 後，必須選擇適合的排程策略，以有效管理網路流量的優先順序和資源分配。常見的策略包括：
- 1.嚴格優先權（佇列 0-3）：將最高優先級的流量優先傳輸，確保即時性要求較高的流量（例如語音或視訊）獲得最優先的處理。
- 2.嚴格優先權（佇列 3）+ WRR（佇列 0-2）：結合嚴格優先權和加權輪詢（WRR）的混合模式，確保高優先級流量（佇列 3）始終優先處理，同時為其他隊列分配剩餘資源。
- 3.WRR（佇列 0-3）： 使用加權輪詢演算法，根據預設的權重比例，為所有佇列分配服務資源，實現資源的公平調度和有效利用。
WRR（Weighted Round Robin） 是一種調度演算法，通過按權重分配服務時間，確保每個佇列都能根據設定的比例獲取資源。權重值越高，分配的資源比例越大，適合需要平衡多種流量類型的網路環境。這些策略的選擇應基於網路應用需求和流量特性，以實現最佳的效能和穩定性。
使用 802.1p 優先權頁面將佇列指派給 VLAN 優先權。較高的 VLAN 優先權值對應於較高優先權的佇列。
DSCP 頁面提供了多種 DSCP 優先權可供設置，並且它們都被指派到最低優先權佇列 0。
結論
QoS（服務品質）是一項路由器與交換器的核心功能，能根據設定的參數為網路流量設定優先級，有效防止關鍵數據包的遺失，確保網路的穩定性與效能。益網科技提供多種支援 QoS 的管理型與非管理型交換機，適用於商業、工業及強固型應用，滿足各種環境對流量管理和效能優化的需求。
